一種含有木質纖維的低碳輕質隔音砂漿及其制備方法和應用與流程

本技術屬于建筑材料，涉及一種隔音砂漿及其制備方法和應用，具體地涉及一種含有木質纖維的低碳輕質隔音砂漿及其制備方法和應用。

背景技術：

1、隨著全球城市化進程的加速，城市人口密度持續攀升，現代都市生活中的噪音污染已成為不容忽視的社會問題。交通噪聲、工業生產、建筑施工以及日常生活中的聲音，共同構成了復雜的城市噪聲污染，嚴重影響著居民的健康、心理狀態和生活質量。研究表明，長期暴露于高噪音環境中，不僅會導致聽力受損，還可能引發心血管疾病、睡眠障礙、學習能力下降和心理健康問題。因此，提高住宅及公共空間的隔音性能，創造更加寧靜的生活環境，已成為現代建筑設計和建造中的重要考量因素，隔音材料的需求隨之水漲船高。

2、理想的隔音材料應當具備優秀的聲學性能，能夠有效阻擋或吸收外部噪聲，同時還要兼顧輕質化，以減輕建筑物的承重壓力，便于運輸和安裝，提高施工效率。低密度隔音砂漿因其兼具隔音與輕質的特點，在建筑行業獲得了廣泛的關注。

3、盡管輕質隔音砂漿具有諸多優點，比如良好的隔音性能、較低的密度、較好的保溫性能和施工便捷性，但它也可能存在以下一些缺點：

4、（1）強度問題：由于密度較低，輕質隔音砂漿的機械強度可能不如普通砂漿，這可能影響到墻面的耐久性和承載能力。

5、（2）濕度敏感性：輕質隔音砂漿可能對濕度較為敏感，特別是在潮濕環境下，可能會影響其隔音性能和結構穩定性。

6、因此，開發一種強度高且耐濕性好的輕質隔音砂漿十分具有應用前景。

技術實現思路

1、本技術的目的是提供一種含有木質纖維的低碳輕質隔音砂漿及其制備方法和應用，以解決上述輕質隔音砂漿強度較低和在潮濕環境下隔音性能和結構穩定性下降的問題。本技術通過加入適量的彈性樹脂、復合纖維以及特定粒徑的無機填料，砂漿具有優異的聲學阻尼效果，能有效吸收和耗散聲波能量，提升隔音效果，本技術選用無機填料和纖維有助于砂漿形成致密結構，提高砂漿在潮濕環境下的穩定性和耐久性，復合纖維和彈性樹脂的加入，改善了砂漿的機械性能，使得砂漿在承受外力時不易損壞。

2、本技術提供一種含有木質纖維的低碳輕質隔音砂漿，低碳輕質隔音砂漿按照重量份包括以下原料：

3、水泥???????30~50份

4、砂?????????20~40份

5、彈性樹脂???10~20份

6、復合纖維???2~5份

7、無機填料???1~10份

8、減水劑?????1~3份

9、水?????????5~10份；

10、其中彈性樹脂包括環氧樹脂、聚氨酯樹脂和熱塑性彈性體，環氧樹脂、聚氨酯樹脂和熱塑性彈性體的質量比為（8~12）：（4~6）：（1~3）；

11、復合纖維包括木質纖維、聚丙烯纖維和聚酯纖維，木質纖維、聚丙烯纖維和聚酯纖維的質量比為（5~8）：（2~4）：（0.5~1.5）；

12、無機填料包括珍珠巖和陶粒，珍珠巖和陶粒的質量比為（8~10）：（1~3）。

13、目前隔音砂漿的配方研究主要集中在材料選擇，配比優化，添加劑的使用等，最大限度的提高隔音砂漿的隔音性能，但是研發結果不盡如人意，隔音性能大多不能達到居民的滿意，如何進一步提高隔音性能是目前研發的重點。

14、本技術通過將彈性樹脂、復合纖維以及無機填料作為添加劑加入砂漿中，調整了砂漿的組成，進一步提高了砂漿的隔音性能。本技術包括彈性樹脂的協同作用，多組分彈性樹脂：環氧樹脂、聚氨酯樹脂和熱塑性聚酯彈性體（tpee）的組合，各自具有不同的彈性模量和能量耗散特性，共同作用下可以顯著提高砂漿的阻尼系數，以及吸收和耗散聲能的能力。環氧樹脂和聚氨酯樹脂的粘度和化學結構特點，以及tpee的熱塑性特性，共同提供了寬頻帶的聲學阻尼，減少了聲波的透射和反射。

15、本技術中涉及復合纖維的結構增強，包括木質纖維的吸聲效果，木質纖維的多孔結構能夠吸收聲波，減少聲音的傳播，同時增加砂漿的內摩擦，提高聲學阻尼；還包括聚丙烯和聚酯纖維的抗裂和增強作用，這兩種纖維的加入，可以增強砂漿的抗拉強度，減少因溫度變化和振動引起的裂縫，裂縫是聲波傳播的通道，因此纖維的加入提高了隔音效果。

16、本技術中包括無機填料的輕質化與聲學優化，珍珠巖和陶粒的使用降低了砂漿的密度，同時也提供了額外的吸聲界面，因為聲波在不同介質界面上的反射和折射可以減少聲能的傳播。

17、本技術通過精心設計的多組分復合材料體系，實現了隔音砂漿在隔音性能上的顯著提升。砂漿中的彈性樹脂、復合纖維、無機填料以及減水劑的協同作用，不僅提高了材料的吸聲和聲學阻尼性能，還優化了其微觀結構，從而形成了一個高效的隔音屏障。這種隔音砂漿適用于各種需要隔音功能的建筑結構，如隔音墻體、隔斷墻和樓板，為創造更加寧靜舒適的居住和工作環境提供了有力的材料支持。

18、發明人繼續研究發現，本技術中添加彈性樹脂、復合纖維和無機填料可以進一步提高隔音性能，同時對樹脂的參數、纖維直徑和長度以及無機填料的粒徑和添加比例進行進一步限定，可以提高砂漿的機械性能和耐濕性能。此外，本技術通過在砂漿中使用彈性樹脂、復合纖維、無機填料等各組分，不僅實現上述各種性能包括但不限于隔音性能、機械性能和耐濕性能等等，而且上述材料的使用，還顯著降低了水泥的使用，進而減少了生產水泥過程中的co2的排放，進而從根本上降低其生產過程的碳排放，減少了污染，實現了建筑材料的低碳綠色生產。

19、在本技術的一些實施方案中，環氧樹脂的環氧當量為450~550g/mol，黏度為6000~12000mpa·s。

20、本技術中環氧樹脂的環氧當量和黏度對隔音砂漿的性能有著直接的影響，特別是隔音性能和機械性能。當環氧當量處于指定范圍（450~550g/mol）時，意味著環氧樹脂中環氧基團的密度適中，這有助于形成適度交聯的三維網絡結構，從而提高砂漿的阻尼性能。阻尼性能的提高意味著砂漿能更有效地吸收和耗散聲波的能量，進而提升隔音效果。發明人發現當環氧當量不在本技術限定的范圍內時，若環氧當量過高，環氧基團過于稀疏，可能形成較為松散的交聯網絡，導致固化后的砂漿硬度不足，聲學阻尼性能降低，從而影響隔音性能。若環氧當量過低，則環氧基團過于密集，可能在固化過程中形成過度交聯，導致砂漿脆性增加，同樣會降低其隔音性能和機械韌性。

21、本技術中設置環氧樹脂適當的粘度（6000~12000mpa·s）有助于環氧樹脂均勻地分散在砂漿基質中，形成連續的彈性相，這對于提升砂漿的聲學阻尼至關重要，聲波在穿過這種均勻分布的彈性相時會被更有效地吸收和衰減。發明人發現當黏度不在本技術限定的范圍內時，若環氧樹脂的粘度過低，可能導致其在砂漿混合物中分布不均，甚至分離，影響砂漿的均勻性和最終的隔音性能。若粘度過高則會使混合過程變得困難，可能導致砂漿的施工性能下降，如流動性差、不易涂布等，同時也可能影響其他組分如纖維和填料的分散，最終影響砂漿的整體性能，包括隔音效果。

22、本技術環氧樹脂的環氧當量和粘度在特定范圍內，對于確保隔音砂漿的隔音性能和機械性能至關重要。超出此范圍，無論是過低還是過高，都會對砂漿的隔音效果產生不利影響，包括降低阻尼性能、影響混合均勻性以及施工性能，最終導致隔音效果不佳。因此，嚴格控制環氧樹脂的這些參數是制備高性能隔音砂漿的關鍵。

23、在本技術的一些實施方案中，聚氨酯樹脂的粘度為1000~8000cps、羥值為105~115mgkoh/g。

24、本技術中聚氨酯樹脂的粘度和羥值在隔音砂漿的配方中具有重要的作用，對砂漿的隔音性能、機械性能和耐濕性能都有直接或間接的影響。對于隔音性能的影響：本技術聚氨酯樹脂的粘度（1000~8000cps）影響其在砂漿中的分散性，適中的粘度有助于樹脂均勻分散，形成連續的彈性網絡，這可以提高砂漿的聲學阻尼，從而增強隔音效果。如果粘度過低，樹脂可能無法形成穩定的網絡結構，影響隔音性能；而粘度過高則可能導致樹脂與其他組分混合不均，同樣會降低隔音效果。本技術中的羥值（105~115mgkoh/g）反映了聚氨酯樹脂中可參與交聯反應的羥基數量。適宜的羥值確保了樹脂在固化過程中形成適度的交聯網絡，這對提高砂漿的彈性模量和聲學阻尼至關重要。羥值過高或過低都會影響交聯密度，進而影響隔音性能。

25、本技術中聚氨酯樹脂對于機械性能的影響：本技術設置合適的粘度和羥值有助于形成均勻且結構穩定的聚氨酯網絡，提高砂漿的抗拉強度、抗壓強度和韌性，這是機械性能的重要指標。粘度過低或羥值過低可能導致砂漿的結構強度下降；反之，粘度過高或羥值過高則可能使砂漿過于硬脆，降低其韌性。

26、本技術中聚氨酯樹脂對于耐濕性能的影響：本技術聚氨酯樹脂的粘度和羥值還會影響砂漿的耐濕性能。適當的粘度和羥值可以確保樹脂形成緊密的網絡結構，減少水分的滲透，從而提高砂漿的抗水性。如果粘度過低，樹脂網絡可能不夠緊密，容易被水分侵入，影響砂漿的耐久性；羥值過高可能使砂漿過于硬脆，降低其抗凍融循環能力。

27、在本技術的一些實施方案中，熱塑性彈性體為tpee熱塑性聚酯彈性體。

28、本技術對熱塑性彈性樹脂的類型進行了限定，具體限定為tpee，本技術選定的tpee（熱塑性聚酯彈性體），在隔音性能方面：tpee具有良好的彈性恢復能力和阻尼性能，能夠有效吸收聲波能量，轉化為熱能，從而提高隔音效果。在機械性能方面：tpee的高彈性模量和韌性可以增強砂漿的抗拉強度和抗裂性，改善其機械性能。在耐濕性能方面：tpee相對較好的耐水解性和耐濕熱老化性，有助于提高砂漿的耐久性和在潮濕環境下的性能。

29、若將熱塑性彈性體tpee選定為其他類型熱塑性彈性體（tpa、tpo、苯乙烯熱塑性彈性體）時，tpa（熱塑性聚氨酯）通常具有很好的彈性和耐磨性，但在耐濕性能上可能不如tpee穩定，特別是在長期接觸水分的情況下，可能加速老化，影響隔音砂漿的耐久性。tpo（熱塑性聚烯烴）具有良好的耐候性和耐化學性，但其彈性模量較低，可能不足以提供所需的機械性能增強，尤其是在承受較大應力時。苯乙烯熱塑性彈性體（如sbs、sebs），這些彈性體在低溫下保持良好的彈性，但在高溫和長期受力情況下可能表現出較差的穩定性，影響隔音砂漿的機械性能和耐久性。

30、在本技術的一些實施方案中，木質纖維的長度為0.5~2mm，直徑為0.1~0.3mm；聚丙烯纖維的長度為3~6mm，直徑為30~40μm；聚酯纖維的長度為10~15mm，直徑為20~30μm。

31、本技術中對木質纖維、聚丙烯纖維和聚酯纖維在隔音砂漿中的尺寸（長度和直徑）進行限制，對材料的隔音性能、機械性能和耐濕性能有著顯著影響。對于隔音性能的影響：纖維的長度和直徑被設定在一個特定范圍內，是為了確保它們能夠在砂漿中形成有效的網絡結構，從而提高聲學阻尼。較長的纖維能夠跨越更大的距離，形成更連續的網絡，有助于聲波能量的吸收和耗散。而適當的直徑則確保纖維能夠均勻分散在砂漿中，不會因為太粗而形成明顯的通道，也不會因為太細而失去其增強效果。

32、本技術中纖維長度和直徑對抗裂性和韌性等機械性能的影響：較長的纖維能夠有效阻止砂漿在干燥過程中或受力時的開裂，增加其韌性。纖維的長度和直徑的比例是經過優化的，以確保纖維在砂漿中能夠發揮最佳的增強效果，既不過度影響砂漿的流動性，又能提供足夠的抗裂性。

33、本技術中纖維的尺寸對砂漿的耐濕性能也有影響：纖維的尺寸選擇有助于形成更致密的砂漿結構，減少水分的滲透，從而提高砂漿在潮濕環境下的穩定性和耐久性。

34、本技術中的纖維長度偏離限制的長度范圍的影響：過短的纖維可能無法形成有效的網絡結構，降低砂漿的抗裂性和隔音效果。過長的纖維可能在砂漿中形成團聚，影響砂漿的均勻性和施工性能，也可能導致砂漿內部應力集中，降低其機械性能。

35、本技術中的纖維直徑偏離限定的直徑范圍的影響：過細的纖維可能在砂漿中分布不均勻，或者在施工過程中被剪切，影響其增強效果。過粗的纖維可能會影響砂漿的流動性和泵送性能，同時可能在砂漿表面形成明顯的纖維頭，影響美觀和表面平整度。

36、本技術中木質纖維、聚丙烯纖維和聚酯纖維的尺寸設定是為了在隔音性能、機械性能和耐濕性能之間找到最佳平衡點。如果纖維的長度和直徑偏離設定范圍，可能會導致砂漿的綜合性能下降，影響其隔音效果、結構穩定性和耐久性。因此，嚴格控制纖維的尺寸是制備高性能隔音砂漿的關鍵。

37、在本技術的一些實施方案中，木質纖維的長度、聚丙烯纖維的長度和聚酯纖維的長度的比值為1：（3~8）：（10~20）。

38、本技術中將木質纖維、聚丙烯纖維和聚酯纖維在隔音砂漿中的長度比值設定為1：（3~8）：（10~20），這一比例對隔音性能、機械性能和耐濕性能有著直接的影響。對于隔音性能的影響：木質纖維、聚丙烯纖維和聚酯纖維的長度差異有助于在砂漿中形成多層次的纖維網絡，這種網絡結構可以有效吸收和耗散聲波能量，提高隔音效果。不同長度的纖維交織在一起，形成了不同尺度的阻尼區域，有助于在寬頻帶上提高隔音性能。

39、本技術設置纖維長度比值對于機械性能的影響：短纖維（如木質纖維）能夠填充砂漿中的微小空隙，提高砂漿的致密度，減少裂縫的產生。而長纖維（如聚酯纖維）則在大尺度上提供額外的拉伸強度和韌性，防止大裂縫的形成。這種長度比值的纖維組合，有助于砂漿在受到外力作用時，通過纖維網絡的彈性變形來分散應力，從而提高整體的機械性能。

40、本技術設置纖維長度比值對于耐濕性能的影響：多尺度纖維網絡有助于形成更致密的砂漿結構，減少水分滲透，提高砂漿的耐濕性和耐久性。短纖維有助于填充砂漿中的微觀孔隙，而長纖維則通過其結構支撐作用，減少因吸水而導致的結構破壞。

41、本技術中的纖維長度比值發生偏離的影響：（1）隔音性能的影響：如果纖維長度比值偏離設定范圍，可能導致砂漿內部纖維網絡的不均勻，影響聲波能量的吸收和耗散效率，從而降低隔音性能。（2）機械性能的影響：過少的長纖維可能無法提供足夠的拉伸強度和韌性，導致砂漿在受到外力時更容易開裂。相反，過多的長纖維可能影響砂漿的流動性，導致施工困難，且容易在砂漿中形成纖維束，反而降低機械性能。（3）耐濕性能的影響：不恰當的纖維長度比值可能破壞砂漿內部的微觀結構，增加水分滲透的可能性，降低砂漿的耐濕性和耐久性。

42、本技術纖維長度比值的設定是為了在隔音性能、機械性能和耐濕性能之間達到最佳平衡。偏離這一設定范圍，可能會導致砂漿的綜合性能下降，影響其在實際應用中的表現。因此，嚴格控制纖維的長度比值是制備高性能隔音砂漿的重要環節。

43、在本技術的一些實施方案中，珍珠巖的粒徑為1.0~1.5mm，陶粒的粒徑為3~8mm。

44、本技術中珍珠巖和陶粒的粒徑設定在隔音砂漿中起著關鍵作用，直接影響材料的隔音性能、機械性能和耐濕性能。（1）本技術設置粒徑對于隔音性能的影響：珍珠巖和陶粒作為輕質無機填料，其粒徑的大小直接影響到砂漿的密度和聲學性能。較大的粒徑可以降低砂漿的密度，有助于提高其隔音效果，因為聲波在通過輕質材料時會遇到更多的內部界面，從而被更多地吸收或反射。過小的粒徑會增加砂漿的密度，可能降低其隔音性能；雖然大粒徑有助于降低砂漿密度，但如果分布不均，可能在某些區域形成薄弱點，影響隔音效果的均勻性。（2）本技術設置粒徑對于機械性能：適當的粒徑可以確保珍珠巖和陶粒在砂漿中均勻分布，避免局部聚集導致的強度不均。過小的粒徑可能導致砂漿的流動性降低，影響施工性能；而過大的粒徑可能在砂漿硬化后形成空隙，影響其整體強度和穩定性。（3）本技術設置粒徑對于耐濕性能的影響：粒徑的合理選擇有助于提高砂漿的密實度，減少水分的滲透，從而增強其耐濕性能。較大的粒徑可以形成更多的孔隙，但如果粒徑過大，這些孔隙可能成為水分滲透的通道，影響砂漿的耐久性。

45、本技術珍珠巖和陶粒的粒徑設定對于隔音砂漿的隔音性能、機械性能和耐濕性能至關重要。偏離設定范圍的粒徑可能對砂漿的綜合性能產生負面影響，包括降低隔音效果、削弱機械強度和損害耐濕性。因此，嚴格控制粒徑是確保隔音砂漿性能優良的關鍵因素之一。

46、在本技術的一些實施方案中，珍珠巖的粒徑與陶粒粒徑的比值為2~4。

47、本技術珍珠巖和陶粒粒徑比值的設定對隔音砂漿的隔音性能、機械性能和耐濕性能有重要影響。將珍珠巖的粒徑與陶粒粒徑的比值設定在2~4，這一比值的選擇旨在優化砂漿的各種性能。（1）對于隔音性能的影響：珍珠巖和陶粒的不同粒徑可以創建多尺度的空隙結構，這種結構有助于聲波的多次反射和吸收，提高隔音效果。較小的珍珠巖粒徑能夠填充砂漿中的細微空隙，而較大的陶粒粒徑則在砂漿中形成較大的空腔，兩者結合可以在不同頻率下提供有效的聲學阻尼。如果珍珠巖粒徑與陶粒粒徑的比值過小，意味著珍珠巖粒徑相對較小，這可能導致砂漿內部空隙減少，降低聲波的吸收效果，從而降低隔音性能。（2）對于機械性能的影響：適當的粒徑比值有助于形成更加均勻和穩定的砂漿結構。較小的珍珠巖粒徑可以填充間隙，提高砂漿的致密性，而較大的陶粒粒徑則提供骨架支撐，增強砂漿的抗壓強度和抗裂性。這種組合能夠改善砂漿的韌性，使其在承受外力時不易開裂。粒徑比值過小可能影響砂漿的結構穩定性，導致砂漿的抗壓強度和抗裂性下降。粒徑比值過大可能導致砂漿中出現局部空洞，影響其整體強度和穩定性。（3）對于耐濕性能的影響：合理的粒徑比值有助于形成致密的砂漿結構，減少水分滲透的機會，從而提高砂漿的耐濕性能。珍珠巖和陶粒的粒徑比值有助于控制砂漿的孔隙率，防止水分進入砂漿內部，保持其長期穩定性和耐久性。粒徑比值過大或過小，導致砂漿內部結構不均勻，增加水分滲透的風險，降低砂漿的耐濕性和長期耐久性。

48、本技術珍珠巖與陶粒粒徑的比值設定在2~4是為了在隔音性能、機械性能和耐濕性能之間取得平衡。偏離這一比值范圍可能會導致砂漿的隔音效果降低，機械性能受損，以及耐濕性能下降。因此，控制珍珠巖和陶粒粒徑的比值是確保隔音砂漿綜合性能的關鍵要素之一。

49、本技術提供一種含有木質纖維的低碳輕質隔音砂漿的制備方法，包括以下步驟：

50、（1）將環氧樹脂、聚氨酯樹脂和熱塑性彈性體按比例混合均勻，得到彈性樹脂；

51、（2）將水泥、砂、復合纖維、無機填料按比例混合均勻，得到混合料；

52、（3）將減水劑放入水中形成混合溶液；

53、（4）將彈性樹脂、混合料混合均勻得到干粉，邊攪拌邊緩慢添加混合溶液，得到低碳輕質隔音砂漿。

54、本技術提供一種含有木質纖維的低碳輕質隔音砂漿的應用，低碳輕質隔音砂漿在制備隔音墻體中的應用。

55、相對于現有技術，本技術至少獲得例如以下技術效果：

56、本技術涉及一種含有木質纖維的低碳輕質隔音砂漿，以彈性樹脂和復合纖維以及無機填料作為添加劑，不僅提高了隔音墻體的隔音性能，而且能夠同時提高墻體的機械性能和耐濕性能，延長隔音墻體的使用壽命，具體至少獲得例如以下技術效果：

57、（1）本技術環氧樹脂、聚氨酯樹脂和熱塑性彈性體（tpee）的使用，增加了砂漿的阻尼特性，能夠有效吸收和耗散聲能，減少聲音的傳遞。這些樹脂的特定物理性能（如環氧樹脂的環氧當量和黏度、聚氨酯樹脂的粘度和羥值），保證了材料在不同溫度和濕度條件下的穩定性和耐用性。

58、（2）本技術木質纖維、聚丙烯纖維和聚酯纖維的組合，不僅增強了砂漿的抗裂性和韌性，還提高了其聲學性能。木質纖維具有良好的吸聲性能，而聚丙烯纖維和聚酯纖維則增加了砂漿的抗拉強度和彈性模量，共同作用下提高了材料的整體隔音效果。

59、（3）本技術選擇珍珠巖和陶粒作為輕質無機填料，具有低密度和良好的隔熱性能，減少了砂漿的總重量，同時保持了良好的保溫隔音效果。珍珠巖和陶粒的粒徑比值優化，確保了砂漿的流變性和填充性，避免了因粒徑不匹配導致的性能下降。

60、（4）本技術復合纖維的添加顯著增強了砂漿的抗裂性，防止因溫度變化或結構應力導致的開裂。聚丙烯纖維和聚酯纖維在砂漿中形成微觀的加固網絡，提高了材料的抗拉強度和韌性，確保了砂漿在承受外力時不易破裂。

61、（5）本技術彈性樹脂的加入調整了砂漿的彈性模量，使其在受到動態載荷時能夠更好地吸收沖擊力，減少應力集中，從而提高了整體結構的抗震性能和耐用性。

62、（6）本技術通過選擇具有天然疏水性的木質纖維和使用特定的熱塑性彈性體（如tpee），砂漿的耐濕性能得以提升。這些成分能夠減少水分的滲透，保持砂漿在潮濕環境下的結構完整性和隔音效果。

63、（7）珍珠巖和陶粒作為輕質無機填料，不僅降低了砂漿的密度，還因其低吸水率特性，提高了砂漿的耐濕性和抗凍融循環能力，延長了其使用壽命。